Физики научились менять жесткость материалов с помощью акустических волн

Международная группа ученых разработала метод управления механическими свойствами материалов посредством звуковых волн. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications в апреле 2026 года.

Исследователи создали экспериментальную модель, позволяющую изменять жесткость материала путем воздействия акустических волн на его внутреннюю структуру. Технология основана на манипуляции механическими изломами — переходными границами между различными внутренними состояниями вещества. Эти изломы, также называемые доменными стенками, разделяют области с одинаковым атомно-молекулярным составом, но различным расположением частиц.

Для эксперимента была построена одномерная модель из подвижных дисков, имитирующих поведение атомов. Один диск обозначили как механический излом, развернув его в противоположную сторону относительно остальных элементов. Каждый диск имел различную амплитуду движения, которая уменьшалась снизу вверх.

При направлении акустической волны на модель излом переместился от нижнего диска к верхнему. Это привело к изменению механических свойств всей системы: участки, которые были жесткими, становились мягкими, и наоборот. Ключевое преимущество разработанной системы заключается в том, что для перемещения излома требуется нулевая энергия.

Предыдущие попытки управления доменными стенками с помощью звука приводили к хаотичным и непредсказуемым результатам. Новая методика обеспечивает контролируемое дистанционное воздействие на структуру материала.

Авторы исследования планируют создать систему меньшего масштаба, а также разработать двумерные и трехмерные модели. Технология может найти применение в производстве мягких роботов, медицинских имплантатов, протезов и защитных материалов с переменной жесткостью.

Источник: Popular Mechanics